Question

硅在地殼中的含量較高．硅及其化合物的開發(fā)由來已久，在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用，回答下列問題：
（1）實(shí)驗(yàn)室熔融燒堿時(shí)，不能使用普通玻璃，陶瓷和石英干鍋，可以用鐵干鍋，原因是（用化學(xué)方程式表示）

 

．
（2）用石英砂和焦炭在電弧爐中高溫加熱也可以生產(chǎn)碳化硅，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

，碳化硅又稱

 

，其晶體結(jié)構(gòu)與

 

相似．
（3）高純硅是現(xiàn)代信息、半導(dǎo)體和光伏發(fā)電等產(chǎn)業(yè)都需要的基礎(chǔ)材料．工業(yè)上提純硅有多種路線，其中一種工藝流程示意圖及主要反應(yīng)如下：
氨氣電弧爐和流化床反應(yīng)器中發(fā)生的主要反應(yīng)是：
SiO₂+2C═Si+2CO↑        Si+3HCl═SiHCl₃+H₂
①生成粗硅的反應(yīng)中產(chǎn)物為CO而不是CO₂，原因是

 

．
②在流化床反應(yīng)的產(chǎn)物中，SiHCl₃大約占85%，還有SiCl₄、SiH₂Cl₂、SiH₃Cl等，有關(guān)物質(zhì)的沸點(diǎn)數(shù)據(jù)如下表：

物質(zhì)	Si	SiCl4	SiHCl3	SiH2Cl2	SiH3Cl	HCl	SiH4
沸點(diǎn)/℃	2355	57.6	31.8	8.2	-30.4	-84.9	-111.9

提純SiHCl₃的主要工藝操作依次是沉降、冷凝和蒸餾，其中冷凝的溫度最好控制在

 

（填序號(hào)）．
A.8.2℃B．大于31.8℃C．略小于31.8℃D．-84.9℃
③還原爐中發(fā)生的反應(yīng)方程式

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：硅和二氧化硅

專題：碳族元素

分析：（1）玻璃中的二氧化硅與NaOH反應(yīng)，而Fe與NaOH不反應(yīng)；
（2）石英砂主要成分為二氧化硅，二氧化硅和碳在高溫的條件下反應(yīng)生成碳化硅和一氧化碳；碳化硅又稱金剛砂，其晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似；
（3）①原料中碳是過量，二氧化碳和碳高溫反應(yīng)生成一氧化碳；
②分析數(shù)據(jù)，結(jié)合蒸餾原理分析控制沸點(diǎn)分離物質(zhì)；
③還原爐中SiHCl₃和氫氣發(fā)生反應(yīng)制得純硅；

解答： 解：（1）玻璃中的二氧化硅與NaOH反應(yīng)，而Fe與NaOH不反應(yīng)，涉及的反應(yīng)為SiO₂+2NaOH

△   .

Na₂SiO₃+H₂O，故答案為：SiO₂+2NaOH

△   .

Na₂SiO₃+H₂O；
（2）石英砂的主要成分是二氧化硅，在反應(yīng)中生成碳化硅，反應(yīng)為：SiO₂+3C

高溫  .

SiC+2CO↑，碳化硅又稱金剛砂，其晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似，
故答案為：SiO₂+3C

高溫  .

SiC+2CO↑；金剛砂；金剛石；
（3）①因?yàn)榉磻?yīng)中要保證C是過量的，才能保證二氧化硅中的Si能夠完全被還原出來，過量的C的環(huán)境下，有二氧化碳也會(huì)被還原成一氧化碳；
故答案為：過量的C的環(huán)境下二姨太被還原為一氧化碳；
②利用沸點(diǎn)的不同提純SiHCl₃屬于蒸餾，SiHCl₃（沸點(diǎn)33.0℃）中含有少量SiCl₄（沸點(diǎn)57.6℃）和HCl（沸點(diǎn)-84.7℃），由于沸點(diǎn)差別較大，可以通過精餾（或蒸餾）除去雜質(zhì)，依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析可知，溫度應(yīng)控制在略小于31.8℃；
故答案為：C；
③還原爐中SiHCl₃和氫氣發(fā)生反應(yīng)制得純硅，SiHCl₃+H₂

高溫  .

Si+3HCl，
故答案為：SiHCl₃+H₂

高溫  .

Si+3HCl

點(diǎn)評(píng)：本題考查了實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的有關(guān)知識(shí)，側(cè)重考查了硅及其化合物的有關(guān)知識(shí)，注意粗硅的提純反應(yīng)原理，題目難度中等．